Как регулируется образование ирнк у бактерий кратко

Обновлено: 06.07.2024

В каждой клетке содержится генетическая информация, это известно. Но вся ли генетическая информация о живом организме присутствует в клетке и полностью ли она реализуется? Да, клетка потенциально способна рассказать всё, но реализуется только часть генетической информации. В разных клетках транскрибируются различные участки ДНК, причем в разное время, в зависимости от необходимости.

В чем отличие локализации транскрипции и трансляции в клетках прокариот и эукариот? Транскрипция осуществляется в клеточном в ядре, а трансляция идет на рибосомах в цитоплазме. Поскольку у прокариот нет ядра, оба процесса не разобщены.

Регуляция транскрипции у бактерий

В 1965 году французским исследователям Ф. Жакобу, Ж. Моно и А. Львову была вручена Нобелевская премия за исследования регуляции синтеза белков у бактерий.

1. Оперон — это группа структурных генов прокариот, кодирующая белки, которые выполняют единую функцию.

2. Оператор — часть оперона, с которой начинается синтез иРНК. На ней сидит белок-репрессор (подавитель), который не дает РНК-полимеразе начинать синтезировать иРНК. В каком случае белок-репрессор отходит от оператора? Молекула субстрата связывается с белком-репрессором, который отходит от оператора, освобождая дорогу РНК-полимеразе.

4. РНК-полимераза синтезирует иРНК, на базе которой будут транслироваться все необходимые ферменты. Они смогут расщепить субстрат до промежуточных продуктов, а затем до конечного продукта.

5. После того как весь субстрат превращается в продукт, репрессор освобождается, возвращается на оператор и вновь закрывает путь РНК-полимеразе. Прекращаются транскрипция и трансляция, иРНК и ферменты расщепляются до нуклеотидов и аминокислот.

6. Могут ли в клетках бактерий вырабатываться ферменты расщепления сахаров в случае, если сахар (субстрат) не добавлен в бактериальную среду? Нет. Ферменты начинают синтезироваться строго после добавления сахара в среду, уже через несколько секунд. Причина в том, что сахар как субстрат снимает белок-реперессор с оператора и открывает путь для РНК-полимеразы, осуществлящей транскрипцию (синтез иРНК) для создания ферментов. Так экономятся АТФ бактерией: нет нужды — нет синтеза!

7. Есть ли опероны, в которых содержится только один ген? Да. Количество структурных генов зависит от сложности превращений субстрата.

Регуляция транскрипции у эукариот

1. В чем особенность регуляции транскрипции у эукариот? Эукариоты преимущественно многоклеточные, им присуща система регуляции функций организма с помощью гормонов.

2. Гормоны производятся железами внутренней секреции, вместе с током крови расходятся по телу, регулируя синтез иРНК и белков исключительно в клетках-мишенях.

3. Гормоны связываются с белками-рецепторами на мембране, инициируя изменения клеточных белков (ферментов), которые влияют на синтез других белков и транскрипцию определенных генов.

4. Гормоны активируют определенные гены через систему посредников — белков (ферментов). Например, гормон адреналин запускает синтез ферментов (посредников), которые расщепляют содержащийся в мышцах гликоген до глюкозы. Инсулин, напротив, определяет синтез гликогена из глюкозы в печени.

5. Все ли иРНК транслируются в одно время? Нет, трансляция возможна в разное время. Связь с определенными белками после гормонального сигнала определяет их трансляцию. Если сигнала нет, иРНК останутся нетранслированными.

Дано:
1.объект животные
А тёмный цвет
а светлый цвет
♀ АА ; Аа
мужская особь Аа
F1 ?
Решение
фенотип тёмный цвет светлый цвет
Р генотип мужская особь ( значок) Аа ♀АА
G A a A
F AA, Aa
2 дано
объект животные
А тёмный цвет
а светлый цвет
♀ Аа
мужская особь( значок)Аа
F 1 ?

Решение
фенотип тёмный светлый
Р генотип мужская особь (значок)Аа ♀Аа
G A a A a
F AA, Aa, Aa,aa.
Ответ:2по F получается 3:1;75% тёмных, 25% светлых. 1 . по фенотипу получается 100% тёмных.

Домен: Эукариоты
Царство: Животные
Тип: Хордовые
Класс: Млекопитающие
Отряд: Хищные
Семейство: Псовые
Род: Волки
Вид: Волк

Корневая система подорожника очень мощная, раскидистая и может уходить вглубь до 10 сантиметров. А учитывая переплетение соседних корневых систем, подорожник легко может вытеснять с участка другие растения, покрывая землю сплошным ковром.
Корневая система у ржи мочковатая, развивается на глубине до 25 см, но отдельные корни могут проникать на глубину 1-1,5 м. Стебель полый (соломина), имеет 3-6 узлов.

Помогите, биология, вирусы и можно на каждый ответ маленькое пояснение, почему именно этот ответ? 1.Вирусы - это: а) доклеточные

Срочно, пожалуйста, скиньте любое историческое сведение, цитаты и рассказы, притчи, стихи о лесном тюльпане

Здравствуйте! Задали дз по биологии нарисовать птицу. Нашел птицу которую давно рисовал. В птицах плохо разбираюсь, может это

Обзор

рисунок автора статьи и Копаевой Е.А.

Автор

Редакторы

Спонсор конкурса — дальновидная компания Thermo Fisher Scientific. Спонсор приза зрительских симпатий — фирма Helicon.

РНК: больше, чем просто копия ДНК

Со школьной скамьи большинству читателей этого сайта известны основные механизмы работы живой клетки. В курсе биологии, начиная с законов Менделя и заканчивая ультрасовременными проектами по секвенированию геномов, красной нитью проходит идея магистральной генетической программы развития организма, известная профессиональным биологам как центральная догма молекулярной биологии. Она гласит, что молекула ДНК выступает носителем и хранителем генетической информации, которая через посредника — матричную РНК (мРНК), и при участии рибосомальной (рРНК) и транспортной РНК (тРНК), — реализуется в виде белков. Последние определяют видовой и индивидуальный фенотип.

Несмотря на то, что некодирующие белок РНК у бактерий были открыты гораздо раньше первых аналогичных регуляторов у эукариот, их роль в метаболизме бактериальной клетки долгое время была завуалирована для научной общественности. Это объяснимо — традиционно бактериальная клетка считалась более примитивной и менее таинственной для исследователя структурой, сложность которой не идет ни в какое сравнение с нагромождением структур в клетке эукариотической. Более того, в геномах бактерий содержание некодирующей информации составляет лишь несколько процентов от общей длины ДНК, достигая максимум 40% у некоторых микобактерий. Но, учитывая, что микроРНК обнаружены даже у вирусов, у бактерий они должны играть важную регуляторную роль и подавно.

Оказалось, у прокариот существует довольно много малых РНК-регуляторов [10]. Условно все они могут быть разделены на две группы:

Молекулы РНК, которые для осуществления свой функции должны связаться с белками.
РНК, комплементарно связывающиеся с другими РНК (составляют большинство известных регуляторных молекул РНК).

Малые РНК бактерий интерферируют. и весьма успешно!

Компактность и плотность упаковки прокариотического генома дает о себе знать: если у эукариот большинство регуляторных РНК записаны в отдельных (чаще всего не кодирующих белок) локусах, то многие малые РНК бактерий могут кодироваться в том же участке ДНК, что и подавляемый ген, но на противолежащей цепи! Такие РНК называются цис-кодируемыми (антисмысловыми), а малые РНК, лежащие на некотором удалении от подавляемого участка ДНК — транс-кодируемыми. По-видимому, расположение цис-РНК можно считать торжеством эргономичности: они могут считываться с противолежащей цепи ДНК в момент ее расплетения одновременно с транскриптом-мишенью, что позволяет тонко управлять количеством синтезируемого белка.

CRISPR на страже бактериального здоровья

Нашлось применение малым РНК и в решении другой насущной для бактерий задаче. Даже самые злостные патогенные кокки и палочки могут оказаться бессильны перед лицом опасности, исходящей от особых вирусов — бактериофагов, способных молниеносно истребить бактериальную популяцию. У многоклеточных организмов для защиты от вирусов существует специализированная система — иммунная, средствами клеток и выделяемых ими веществ охраняющая организм от незваных гостей (в том числе, вирусной природы). Бактериальная клетка — одиночка, но она не так уязвима, как может показаться на первый взгляд. Хранителями рецептов для поддержания противовирусного иммунитета бактерий выступают локусы CRISPR — кластерные регулярно-прерывистые короткие палиндромные повторы (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) (рис. 2; [11]). В геномах прокариот каждая CRISPR-кассета представлена лидерной последовательностью длиной несколько сотен нуклеотидов, за которой следует серия из 2–24 (иногда до 400) повторов, разделенных спейсерными участками, схожими между собой по длине, но уникальными по нуклеотидной последовательности. Длина каждого спейсера и повтора не превышает сотню пар нуклеотидов [12].

Рибосвитч — датчик для бактерии

Не нужно белков, дайте нам РНК!

рисунок автора статьи и Копаевой Е.А.

Благодарности

Оригинальные идеи и композиционное оформление при создании заглавного рисунка, а также рисунка 4 принадлежат выпускнице ИархиИ ЮФУ Копаевой Е.А. Наличие в статье рисунка 2 — заслуга доцента каф. зоологии ЮФУ Г.Б. Бахтадзе. Он же осуществил научную корректуру и доработку заглавного рисунка и рисунка 4. Автор выражает им огромную признательность за терпение и творческий подход к делу. Отдельная благодарность коллеге, с.н.с. лаб. биохимии микробов Ростовского противочумного института Сорокину В.М. за обсуждение текста статьи и высказанные ценные замечания.

Клетки разных тканей одного организма отличаются набором ферментов и других белков. Например, амилаза — фермент, расщепляющий крахмал, образуется как клетками слюнных желез, так и в поджелудочной железе человека, в которой синтезируется и белковый гормон инсулин. Только в эритроцитах образуется гемоглобин, только в клетках гипофиза синтезируются белки гормона роста. Но все эти разные клетки произошли от одной оплодотворенной яйцеклетки в результате множества делений, следующих одно за другим. Перед каждым делением в клетке происходит процесс удвоения ДНК. Следовательно, во всех клетках тела имеется одинаковый набор молекул ДНК — одна и та же генетическая информация о составе и структуре белков.

Рис. 25. Схема регуляции транскрипции и трансляции у бактерий. РНК-пол — РНК-полимераза; Р1 и Р2 — разные белки-репрессоры; Ф1, Ф2, ФЗ — ферменты

Когда в клетку попадает субстрат А, для расщепления которого нужны ферменты Ф-1, Ф-2, Ф-3, закодированные в структурных генах оперона А, одна из молекул субстрата связывается с репрессором, мешающим считывать информацию об этих ферментах. Репрессор, связанный молекулой субстрата, теряет способность взаимодействовать с оператором, отходит от него и освобождает дорогу РНК-полимеразе. Полимераза синтезирует иРНК, которая обеспечивает на рибосомах синтез ферментов, расщепляющих субстрат А. Как только последняя молекула субстрата А будет преобразована в конечный продукт, освобожденный репрессор возвратится на оператор и закроет путь полимеразе. Транскрипция и трансляция прекращаются; иРНК и ферменты, выполнив свои функции, расщепляются соответственно до нуклеотидов и аминокислот.

Другой оперон, содержащий группу генов, в которых закодированы ферменты для расщепления субстрата Б, остается закрытым до поступления в клетку молекул этого субстрата (рис. 25). В ряде случаев конечные продукты одних цепей превращений могут служить субстратами для новых биохимических конвейеров. Не каждый оперон имеет несколько структурных генов, есть опероны, содержащие лишь один ген. Количество структурных генов в опероне зависит от сложности биохимических превращений того или иного субстрата.

Регуляция у высших организмов. Регуляция генной активности у высших организмов намного сложнее, чем у бактерий. У эукариот наряду с регуляторными процессами, влияющими на функционирование отдельной клетки, существуют системы регуляции организма как целого. Гормоны образуются в специализированных клетках желез внутренней секреции и с кровью разносятся по всему телу. Но регулируют они процессы синтеза РНК и белков лишь в так называемых клетках-мишенях. Гормоны связываются с белками-рецепторами, расположенными в мембранах таких клеток, и включают системы изменения структуры клеточных белков. Те, в свою очередь, могут влиять как на синтез белков на рибосомах, так и на транскрипцию определенных генов. Каждый гормон через систему посредников активирует свою группу генов. Так, например, адреналин включает синтез ферментов, расщепляющих гликоген мышц до глюкозы, а другой гормон — инсулин влияет на образование гликогена из глюкозы в печени.

В отличие от прокариот, у которых процессы транскрипции и трансляции не разобщены во времени и в пространстве, у эукариот синтез РНК происходит в ядре клетки, а синтез белков — в цитоплазме. Образующиеся в ядре информационные РНК подвергаются там целому ряду изменений под действием ферментов и в комплексе с различными белками проходят через ядерную оболочку. Разные иРНК транслируются в разное время после их образования. Это зависит от того, с какими белками они связаны в цитоплазме. В отсутствие гормонального сигнала некоторые иРНК остаются нетранслированными долгое время.

Читайте также: